A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
לאלקטרודות גמישות יש מגוון רחב של יישומים ברובוטיקה רכה ובאלקטרוניקה לבישה. הפרוטוקול הנוכחי מדגים אסטרטגיה חדשה לייצור אלקטרודות נמתחות מאוד ברזולוציה גבוהה באמצעות ערוצים מיקרופלואידים המוגדרים בליתוגרפיה, מה שסולל את הדרך לחיישני לחץ רך עתידיים בעלי ביצועים גבוהים.
אלקטרודות גמישות ונמתחות הן רכיבים חיוניים במערכות חישה מלאכותיות רכות. למרות ההתקדמות האחרונה באלקטרוניקה גמישה, רוב האלקטרודות מוגבלות על ידי רזולוציית הדפוס או היכולת של הדפסת הזרקת דיו עם חומרים סופר-אלסטיים בעלי צמיגות גבוהה. במאמר זה, אנו מציגים אסטרטגיה פשוטה לייצור אלקטרודות מרוכבות נמתחות מבוססות מיקרו-ערוצים, אשר ניתן להשיג על ידי גירוד תרכובות פולימר מוליכות אלסטיות (ECPCs) לתעלות מיקרופלואידיות מובלטות ליתוגרפיות. ה-ECPCs הוכנו בשיטת אידוי ממסים נדיפים, המשיגה פיזור אחיד של ננו-צינוריות פחמן (CNT) במטריצה פולידימתילסילוקסאן (PDMS). בהשוואה לשיטות ייצור קונבנציונליות, הטכניקה המוצעת יכולה להקל על ייצור מהיר של אלקטרודות מוגדרות היטב הניתנות למתיחה עם תרחיף צמיגות גבוהה. מכיוון שהאלקטרודות בעבודה זו היו מורכבות מחומרים אלסטומריים לחלוטין, ניתן ליצור קשרי גומלין חזקים בין האלקטרודות מבוססות ECPCs לבין המצע מבוסס PDMS בממשקים של דפנות המיקרו-ערוצים, מה שמאפשר לאלקטרודות להפגין חוסן מכני תחת מתחים גבוהים. בנוסף, התגובה המכנית-חשמלית של האלקטרודות נחקרה גם היא באופן שיטתי. לבסוף, חיישן לחץ רך פותח על ידי שילוב של קצף סיליקון דיאלקטרי ושכבת אלקטרודות בין-ספרתיות (IDE), וזה הדגים פוטנציאל גדול לחיישני לחץ ביישומי חישה רובוטיים רכים.
חיישני לחץ רך נחקרו באופן נרחב ביישומים כגון גריפרים רובוטיים פנאומטיים1, אלקטרוניקה לבישה2, מערכות ממשק אדם-מכונה3 וכו '. ביישומים כאלה, מערכת החישה דורשת גמישות ומתיחה כדי להבטיח מגע קונפורמי עם משטחים עקומים שרירותיים. לכן, הוא דורש את כל המרכיבים החיוניים, כולל המצע, אלמנט המתמר והאלקטרודה, כדי לספק פונקציונליות עקבית בתנאי עיוות קיצוניים4. יתר על כן, כדי לשמור על ביצועי חישה גבוהים, חיוני לשמור על השינויים באלקטרודות הרכות לרמה מינימלית כדי למנוע הפרעה באותות החישה החשמלית5.
כאחד מרכיבי הליבה בחיישני לחץ רך, אלקטרודות....
1. סינתזה של slurry ECPCs
בעקבות הפרוטוקול, ECPCs ניתן לעצב באמצעות ערוץ microfluidic, אשר מוביל להיווצרות של אלקטרודות מתיחה עם רזולוציה גבוהה. איורים 3A, B מראים תצלומים של אלקטרודות רכות עם עיצובי עקבות שונים ורזולוציות הדפסה שונות. איור 3C מראה את רוחב הקווים השונים של האלקטרודות.......
בפרוטוקול זה, הדגמנו שיטת הדפסה חדשנית מבוססת תעלה מיקרופלואידית עבור אלקטרודות נמתחות. החומר המוליך של האלקטרודה, תרחיף ECPCs, יכול להיות מוכן בשיטת אידוי הממס, המאפשרת ל-CNT להיות מפוזרים היטב לתוך מטריצת PDMS, ובכך ליצור פולימר מוליך המציג יכולת מתיחה גבוהה כמו מצע PDMS.
בתהליך ה.......
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין תחת מענק 62273304.
....Name | Company | Catalog Number | Comments |
Camera | OPLENIC DIGITAL CAMERA | ||
Carbon nanotubes (CNTs) | Nanjing Xianfeng Nano-technology | Diameter:10-20 nm,Length:10-30 μm | |
Hotplate Stirrer | Thermo Scientific | Super-Nuova+ | Stirring and Heating Equipment |
LCR meter | Keysight | E4980AL | Capacitance Measurment Equipment |
Microscope | SDPTOP | ||
Multimeter | Fluke | Resistance measurment Equipment | |
Oven | Yamoto | DX412C | Heating equipment |
Photo mask | Shenzhen Weina Electronic Technology | ||
Photoresist | Microchem | SU-8 3050 | |
Polydimethylsiloxane (PDMS) | Dow Corning | Sylgard 184 | Silicone Elastomer |
Silicone Foam | Smooth on | Soma Foama 25 | Two-component Platinum Silicone Flexible Foam |
Silicone wafer | Suzhou Crystal Silicon Electronic & Technology | Diameter:2inch | |
Stirrer | IKA | Color Squid | Stirring Equipment |
Toluene | Sinopharm Chemical Reagent | Solvent for the Preparation of ECPCs | |
Triethoxysilane | Macklin |
This article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved